聚丙烯裝置PK101控制系統優化

屈建奎　柯超

摘要：PK101系統是環管聚丙烯裝置的催化劑計量單元，用于準確計量聚合生產所需的催化劑用量。PK101系統的程序邏輯關系復雜，且操作頻繁，操作難度大，操作中容易出現失誤。極易因操作失誤導致裝置非計劃停工，聚合裝置已因為PK101操作失誤導致裝置多次停工。本文總結了PK101系統易引起誤操作的原因，就如何運行好PK101系統進行了分析和探討。

關鍵詞：聚丙烯;控制;操作;催化劑計量;對策

1、前言

我廠10萬噸/年聚丙烯裝置采用雙環管全液相本體聚合工藝。PK101系統作為裝置的催化劑計量單元，采用機-電-液-氣共同控制的方式。其程序邏輯關系復雜，操作難度大，容易操作失誤而引起催化劑加入量的波動，輕則堵塞管線，重則引起環管暴聚。在近幾年聚合由于操作失誤造成多次非計劃停工，在公司造成不良影響。

2、PK101控制系統簡介

2.1 PK101系統的組成：

包括2個催化劑注入器D108A/B，2臺催化劑計量泵P108A/B，1個四通閥HV141（簡稱V1），1個三通閥HV145（簡稱V4），8個不銹鋼球閥HV142A1和HV142A2（簡稱V2A）、HV143A1和HV143A2（簡稱V3A）、HV142B1和HV142B2（簡稱V2B）、HV143B1和HV143B2（簡稱V3B），2臺增壓油泵P107A/B，一個現場操作柜和控制儀表、開關、按鈕若干。

2.2 PK101系統的工作過程

催化劑注入器D108A/B是內部帶有一個活塞的圓筒型容器，活塞上部充入液壓油推動活塞運動，活塞下部接收和輸送催化劑。

生產運行過程中，D108A/B接收來自催化劑分散罐D106的膏狀催化劑進行充料。充料完畢后，為防止出現催化劑沉降、催化劑顆粒分布不均勻的現象，還需進行自D108A/B向D106的倒料操作，通過增壓油泵？P107A/B向D108A/B活塞上部充入液壓油將催化劑重新壓回至D106。倒料后，再次將D108A/B充填并加壓備用。出料時，通過催化劑計量泵P108A/B向D108A/B活塞上部充入計量油推動活塞運動的方式，將膏狀催化劑定量地壓送至聚合反應單元。生產中D108A/B交替使用，以保證催化劑的輸送連續進行。

不同工作狀態下各閥門的動作狀態如表1所示。

表1.PK101系統相關閥門動作說明

注：“? ? ?”表示液壓油自P108A/B進D108A ，出D108B至D107;“O”表示液壓油自P108A/B進D108B，出D108A至D107。“加壓”表示增壓油自P107A/B經HV145進入D108A/B;“卸壓”表示增壓油自D108A/B經HV145進入D107。

2.3 PK101系統的特點

PK101系統是環管聚丙烯裝置中的事故多發一個部位。其控制程序邏輯關系復雜、操作難度大，操作不當容易引起設備及管線堵塞，甚至造成停車和環管暴聚。PK101系統的操作在現場操作面板上進行，面板上操作按鈕和選擇開關多達25個，有自動和手動兩種模式，易按錯按鈕，導致事故發生。另外，PK101系統的日常操作頻繁（一般每天需對D108充填、倒料、切換各兩次），易使操作人員思想麻痹造成誤操作。

3 、生產中常見事故分析

根據國內同類裝置運行狀況和兄弟單位的經驗教訓分析，造成PK101系統運行事故的原因有以下幾個方面：

（1）D108A/B切換時操作不當，使正投用的D108A/B突然卸壓，造成丙烯從FV204以及預聚物料從R200倒竄進入Z203、D201，再進入催化劑注入管線，造成D20l及周圍物料管線堵塞。

（2）PK101系統有氣泡（如D108頂部、催化劑管線及P108泵體內）會造成P108A/B出口壓力波動大、催化劑出料不上量。

（3）P108A/B沖程漂移，過多地加入催化劑造成反應失控而停車。

（4）因為緊張或用量不夠等因素，操作盤的按鈕并沒有被按到位，閥門并未動作造成事故。

4、經驗總結及改進措施

4.1操作經驗總結

（1）不允許V2A和V3A（V2B和V3B）同時打開，即不允許D108A或D108B的進口閥和出口閥同時打開。

（2）不允許V2A和V2B（V3A和V3B）同時打開，即不允許D108A和D108B的進口閥或出口閥同時打開。

（3）V1換向必須在V3A和V3B全部關閉時進行

（4）三通閥V4應跟隨進料閥V2動作，即開V2時V4應指向泄壓，關V2時V4應指向加壓。

（5）PK10l的操作必須嚴格按照操作法，而且實施雙崗操作，每一步必須一個人操作，另一個人隨之確認，若萬一不當，隨即糾正，迅即采取補救措施以消除故障。

4.2改造思路

實施思路一：

在PLC原程序上增加手動操作邏輯連鎖條件，控制面板按鈕需從新連線至PLC，然后通過PLC進行控制操作。此法需修改原邏輯程序對自動造成影響，當PLC故障狀態時造成設備無法進行操作存在很大安全隱患。原設計自動狀態無法工作時切換硬手動操作互不影響。

實施思路二：

保持原設計思路不修改PLC自動控制邏輯，在硬手動狀態進行繼電器控制，控制邏輯采用硬接線邏輯，繼電器控制是傳統的控制方式，即通過常規接線直接用控制元件（如按鈕、旋鈕、信號等）驅動最終設備。利用繼電器機械觸點的串聯或并聯及延時繼電器的滯后動作等組合成控制邏輯。當PLC故障無法進行自動操作時，手動操作仍可繼續安全操作。

變更前：

在手動模式下充料閥V2A、V2B、出料閥V3A、V3B、四通轉向閥V1、三通轉向閥V4，可自由開關操作。按鈕無狀態顯示，操作完后不清楚閥門是否開關到位。

變更后：

（1）將手動操作分為兩大區域，及催化劑計量出料區和催化劑充料區，這樣減少誤操作。

（2）將原操作面板上的手動閥門旋鈕開和關分解成單體按鈕，并使按鈕帶閥門狀態反饋燈，可清楚顯示操作。

（3）在手動模式下V2A、V2B、V3A、V3B、V1、V4閥增加邏輯連鎖條件，一但條件不能滿足，操作面板不能使V2A、V2B、V3A、V3B、V1閥自由開關。

4.3改造方案

1. 將原操作面板上的閥門旋鈕開關更換成帶反饋燈的按鈕

2. 在原面板上重新布局開孔，使手動操作閥門開關按鈕布局更加合理。

3. 這樣布局后，更加直觀的提示操作人員按照流程開啟關閉閥門的順序。

4. 重新布線，將閥門的反饋信號接入新增的帶燈按鈕相應端子上。

5. 將下級閥門按鈕的指令點（常開節點），串聯上級閥門反饋繼電器開點，從而實現只有上級閥門動作后，才允許下級閥門指令動作

4.4改造效果

系統升級后，實現了閥門只能按照順序操作，并配有狀態指示燈，上一級閥門正確動作后，下級閥門才能操作。并且V2A與V3A實現互鎖，V2B與V3B實現互鎖，避免了聚合裝置已因為PK101操作失誤導致裝置停工。

5結語

用于催化劑計量的PK101系統是環管聚丙烯裝置操作的重點和難點。清楚PK101系統易引起誤操作的原因，理清控制程序的邏輯關系是運行好PK101系統的重要前提，也是環管聚丙烯裝置“開得順、穩得住、長周期運行”的重要保障。

參考文獻：

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（作者單位：延安煉油廠（電儀車間））